环路特性，即内部误差放大器的相位裕度和增益裕度，是 DC/DC 转换器在工作规格内获得稳定运行的重要因素。本文将介绍使用 ADI LT8650S 2 通道 DC/DC 转换器在内部补偿电路中使用通道 1 (CH1) 和在外部补偿电路中使用通道 2 (CH2) 时相互干扰 (相位裕量特性的显著变化) 的验证结果。
所用器件电源规格和特性
电源电路和所用器件的要求规格如下：
- 输入电压 (Vin)｜12 (V)
- 输出电压/电流｜Vout1：5 (V)/0.2 (A)、Vout2：3.3 (V)/0.25 (A)
- 开关频率｜2 (MHz)
- 使用的器件｜内置功率元件的 2 通道同步降压 DC/DC 转换器 (LT8650S)
LT8650S 使用的器件内部有一个内置补偿电路，因此无需放置外部电容器或电阻器即可进行相位调整。通常包含内部补偿电路的器件不提供用于外部补偿电路的引脚。然而，LT8650S 非常独特，因为它具有外部可调的 VC 引脚，同时具有内置补偿电路。使用此 VC 引脚，可以在外部连接电容器和电阻器，以改善相位裕量和负载响应。另外，由于输出电流可以通过 VC 引脚进行平衡，因此可以准备两个 LT8650S 并将它们并联以支持 16A 输出，如下图 (图1) 所示：
图1 LT8650S 并联示例
验证输出电容器的电容变化
当两个通道都使用内部补偿电路时
下图 (图2) 显示了 Vout1=5 (V) 和 Vout2=3.3 (V) 设置的两个通道使用内部补偿电路时的电路图。
* 本文中的所有电路图均用 LTspice 编写，但所有相位裕量均为实际机器的测量结果。
输出电容已从推荐的两个 47uFx2 更改为两个 22uFx2。测量此时的相位裕量，以了解相位裕量的大小。测量 CH1 的 5Vout 时，关闭 3.3 Vout，测量 CH2 的 3.3Vout 时，考虑到内部干扰的可能性，关闭 5Vout。
图2 LT8650S 内部补偿设置的测量电路原理图
双通道使用内部补偿电路时的相位裕度
在 5Vout 时，可以获得 66.1° 的足够相位裕量。由于 3.3Vout 远低于 36.3° (一般稳定范围)，因此需要对其进行调整以确保有足够的相位裕量，主要通过改变前馈电容器、电感常数和输出电容器，但由于电感和输出电容器的变化会对其他电源特性产生重大影响，因此我们将尝试通过切换到外部补偿电路来确保相位裕量在可调范围内。
图3 内部补偿电路的相位裕量特性结果
验证 3.3Vout 外部补偿电路
通过更改外部补偿电路来检查相位裕量
下图 (图4) 显示了将 Vout2 改为外部补偿电路时的电路图，设置 Vout1=5 (V) 和 Vout2=3.3 (V)。Rth=3KΩ、Cth=3.3nF 和 Cthp=1nF 作为外部补偿电路连接到 VC2 引脚。接下来测量此时的相位裕量是多少。考虑到内部干扰的可能性，当测量 CH1 的 5Vout 时，关闭 3.3Vout，当测量 CH2 的 3.3Vout 时，关闭 5Vout。
图4 LT8650S 内部补偿设置的测量电路原理图
5Vout 与之前的电路相同，因此没有变化。3.3Vout 由外部 RC 补偿电路调节，相位裕量为84.6°，分频频率低至 22.3KHz，需要进一步调整以满足高速负载响应要求。但由于这不是该项目的主要目的，因此没有进行任何调整。
图5 仅采用 3.3Vout 外部补偿电路时的相位裕量测量结果
两个通道都打开的相位裕量变化
使用上图 (图4) 中的电路，这次我们测量了两个通道都打开的相位裕量，测量结果如下：图6、图7 分别显示了 5Vout 和 3.3Vout 的相位裕量特性。由于相邻通道的开/关，相位裕量特性没有显著变化。因此，可以认为，当对 LT8650S 中的每个通道使用内部/外部补偿时，对相位裕量特性的影响极小，基本上可以使用内部和外部补偿的混合。
图6 3.3Vout 导通-关断与 5Vout 相位裕量的比较
图7 5Vout 开关 3.3Vout 相位裕量比较
总结
本文介绍了使用 ADI LT8650S 2 通道 DC/DC 转换器在内部补偿电路中使用通道 1 (CH1) 和在外部补偿电路中使用通道 2 (CH2) 时相互干扰 (相位裕量特性的显著变化) 的验证结果。但需要补充说明的是，本文的内容是关于 LT8650S 的，并不适用于所有 2 通道 DC/DC 转换器器件。LT8650S 的 CH1 和 CH2 都有单独的模块，具有单独的误差放大器和周围的架构，相同的块并不共享。有关更多信息，请参阅。
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